如何看待3D DRAM技术？

我们已经习惯了 3D NAND，以至于忘记了它在 2013 年面世时候的革命性。您可以通过堆叠单元而不是将它们并排放置来从根本上提高 NAND 晶圆密度的想法现在被认为是理所当然的。我们有 176 层 3D NAND 正在生产，230 层产品即将推出，300 层正在开发中。

然而，DRAM 在平面时代停滞不前。它与 2D 生产技术紧密结合，以至于英特尔的 Optane 3D XPoint 等存储级内存被开发出来以提供接近 DRAM 的速度，但成本更接近 NAND。Optane 之所以失败，是因为它的成本因良率有限而居高不下，而且其非易失性存储器的编程复杂度太高。

堆叠 DRAM 单元是降低 DRAM 成本和提高芯片密度的明显架构方法。然而这很困难，初创公司NEO Semiconductor认为它已经找到了一种方法，可以通过其 3D X-DRAM 技术实现这一目标。在这里，我们有一家初创公司设法在主要 DRAM 制造商美光、三星和 SK 海力士之前创建 3D DRAM 架构。NEO 是一项无晶圆厂业务，需要三大 DRAM 代工运营商中的一家或多家获得其技术许可才能取得成功。

我们询问了Objective Analysis的内存半导体行业分析师 Jim Handy，想知道他如何看待 3D DRAM 技术。

他告诉我们：“3D NAND ‘Punch & Plug’ 方法现在已广为人知，因此只要不使用任何新材料，使用此工艺的 DRAM 应该能够快速量产。英特尔在 2020 年 IEDM 论文中展示了类似的内容。Tom Coughlin 和我在我们的新兴内存报告中简要介绍了它。

“英特尔方法的唯一缺点是它使用了掺杂的 HfO（氧化铪）反铁电层，该层在半导体中并未广泛使用。这使得它的制造有点困难，仅仅是因为它不完全在生产车间的控制之下。我相信它类似于德国铁电存储器公司（FMC）正在努力开发成生产工艺的HfO。德累斯顿大学的 NaMLab 于 2011 年发现了 HfO 的铁电特性，在过去的 12 年中，其衍生的 FMC 一直致力于控制它。在您尝试实际制造它们之前，事情总是看起来很容易！”

英特尔当然不再从事内存业务。

我们向 Jim Handy 询问了一系列关于 NEO 技术的问题：

Blocks & Files：你对这项技术和公司有公开的看法吗？ 

Jim Handy：几年来，NEO 一直在闪存峰会上推广一种新颖的 NAND 闪存概念。它使用位线的固有电容作为 DRAM 电容器来极大地加速 NAND 闪存的性能。我还不知道有任何商业产品利用了这项技术。至于DRAM技术，我只知道新闻稿里说的。

Blocks & Files：其声称能够在2030-2035年期间拥有能够生产1Tbit DRAM芯片的技术进步是否合理？ 

Jim Handy：只要这是一个具有生产价值的工艺，使用众所周知的材料和完善的 3D-NAND 工艺，就没有理由不早于此构建 terabit DRAM。如果涉及新材料，那么使它们具有生产价值的挑战将使前景更难以预测。

Blocks & Files：如果 3D X-DRAM 技术可行，它能否像 3D NAND 帮助降低 NAND 的成本/比特一样降低 DRAM 的成本/比特？ 

吉姆汉迪：DRAM 的扩展速度已经显着放缓，任何可以成倍增加 DRAM 密度的低成本突破都将加速 DRAM 的成本/比特下降速度。

Blocks & Files：比服务器 DIMM 高 8 倍的 DRAM 芯片是否会淹没 x86 插槽接口并更多地用于 HBM 和 CXL 访问的远程内存？ 

Jim Handy：计算机永远不会有足够的 DRAM。如果 DRAM 是免费的，并且如果它的引脚电容不会减慢总线速度，那么每个人的使用量都会比现在多得多。相反，添加 DRAM 是一件成本高昂的事情，添加到任何一个通道的芯片/封装越多，运行该通道的速度就越慢，因此设计人员通常将自己限制在每个通道只有一个或两个 DIMM。  

换句话说：成本是一个限制器，而 DRAM 封装数量是一个限制器。8 倍密度的 DRAM 不仅可以显着降低成本，而且还可以支持非常大的 DRAM 阵列，具有与当今计算机已经处理的相同的封装数量和电容。

另一个优势是更高密度的 DRAM 每瓦提供更多的内存。数据中心存在 DRAM 的功耗和散热问题，因此这对他们来说也是一大优势。

编辑：黄飞